MQTT suitability for performance-critical resource control communication
Laaksonen, Nina (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025121034535
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025121034535
Tiivistelmä
Opinnäytetyössä tutkittiin ja perusteltiin, kuinka MQTT-protokolla sopii kommunikointiin suorituskykyä vaativaan testiympäristöön. Opinnäytetyö tehtiin yhteis-työssä kansainvälisen yrityksen kanssa. Työn tavoitteena oli tutkia ja testata, kuinka vahvasti MQTT-asiakkaiden viestien välinen nopeus eri MQTT-välittäjien ja viestien laatutasojen ja hyötykuorman kokojen ja formaattien yhdistelmä vaikuttaa nopeasti lähetettyjen viestien matkustusaikaan MQTT-asiakkaiden välillä. Tutkimuksessa tutkittiin välittäjiä EMQX, HiveMQ, NanoMQ ja RabbitMQ, ja siinä käytetyt testit suoritettiin konteissa olevien asiakkaiden avulla, jolloin saa-tiin jäljiteltyä todellisia testiympäristön olosuhteita ja muita yritykseltä tulevia vaatimuksia. Mittaukset suoritettiin itsenäisissä konteissa olevan kahden eri asiakkaan välisen kommunikoinnin mittaukseen ja kahden eri asiakkaan ollessa eri prosesseissa samassa kontissa. Näin varmistettiin mittatulosten yhteensopivuus ja vertailtavuus ja kellojen synkronisuus niin yhdensuuntaisen matkan kuin edestakaisen matkan aikojen mittaukseen. Opinnäytetyö kirjoitettiin englannin kielellä.
Mittauksien mittayksikkö oli mikrosekunnit, ja niillä mitattiin asiakkaiden välistä yhdensuuntaisen matkan, asiakkaan lähettämän viestin edestakaiseen matkaan kuluvaa aikaa, ja viestin työkuorman sarjoittamiseen ja sen käyttöön kulutettua aikaa. Jokaisesta yrityksen vaatimuksen luomasta yhdistelmästä suoritettiin useita eri mittauksia ja jokaiset yhdistelmät visualisoitiin erilaisin kuvaajin ja analysoitiin mahdolliset nousseet huomiot. Tulokset olivat odotusten mukaiset: vies-tien koko, vaatimustaso ja välittäjä vaikuttivat mitattuihin matkustusaikoihin, ja viestin työkuorman formaatilla oli yhteys sarjoittamiseen menevään aikaan. Kun otetaan huomioon mittayksikön tarkkuus, tietyillä viestintään käytetyillä asetusyhdistelmillä nähtävä erotus oli erittäin nimellinen, jos ei jopa mitätön. Merkittävimmät löydökset olivat viestien hyötykuorman koon ja laatutason ja välittäjien eroissa.
Tutkimuksen johtopäätös oli, että MQTT pystyy suoriutumaan annetuista vaatimuksista. Tuloksia tulkitessa suositusta oikeasta yhdistelmästä ei löytynyt vaan mahdollisia lisätutkimuksia on tehtävä. Aiheita ovat; miten käytetty laite tai verkon ja palomuurin yli kommunikointi vaikuttavat aikoihin, millainen vaikutus välittäjän asetusten vaihtamisella tai kuormittamisella eri asiakas- tai otsikkomääriin on ja vaikuttaako kommunikointiprotokollan vaihto viestien kuljetusaikoihin ja jos, mihin kannattaa vaihtaa.
Mittauksien mittayksikkö oli mikrosekunnit, ja niillä mitattiin asiakkaiden välistä yhdensuuntaisen matkan, asiakkaan lähettämän viestin edestakaiseen matkaan kuluvaa aikaa, ja viestin työkuorman sarjoittamiseen ja sen käyttöön kulutettua aikaa. Jokaisesta yrityksen vaatimuksen luomasta yhdistelmästä suoritettiin useita eri mittauksia ja jokaiset yhdistelmät visualisoitiin erilaisin kuvaajin ja analysoitiin mahdolliset nousseet huomiot. Tulokset olivat odotusten mukaiset: vies-tien koko, vaatimustaso ja välittäjä vaikuttivat mitattuihin matkustusaikoihin, ja viestin työkuorman formaatilla oli yhteys sarjoittamiseen menevään aikaan. Kun otetaan huomioon mittayksikön tarkkuus, tietyillä viestintään käytetyillä asetusyhdistelmillä nähtävä erotus oli erittäin nimellinen, jos ei jopa mitätön. Merkittävimmät löydökset olivat viestien hyötykuorman koon ja laatutason ja välittäjien eroissa.
Tutkimuksen johtopäätös oli, että MQTT pystyy suoriutumaan annetuista vaatimuksista. Tuloksia tulkitessa suositusta oikeasta yhdistelmästä ei löytynyt vaan mahdollisia lisätutkimuksia on tehtävä. Aiheita ovat; miten käytetty laite tai verkon ja palomuurin yli kommunikointi vaikuttavat aikoihin, millainen vaikutus välittäjän asetusten vaihtamisella tai kuormittamisella eri asiakas- tai otsikkomääriin on ja vaikuttaako kommunikointiprotokollan vaihto viestien kuljetusaikoihin ja jos, mihin kannattaa vaihtaa.